点阵结构在航空航天领域有着巨大的应用潜力,其尺寸精度与功能特性密切相关。工业CT是对三维点阵结构进行尺寸特征检测的最佳选择之一。针对点阵结构的CT扫描数据提出了基于骨架特征的点阵周期性间距测量方法。通过网格收缩算法构建点阵结构的骨架模型。在此基础上,采用模板特征匹配法分离点阵单元并提取点阵单元中心点,实现点阵单元间距的测量。实验结果表明,骨架模板特征匹配法能够实现三维点阵结构内外尺寸特征的测量,具有效率高、稳定性好等优点。

为提高3D打印零件的断裂韧性,受自然界生物体中具有高韧性的螺旋结构启发,设计了四组聚乳酸(PLA)螺旋轨迹试样,并在Y组和Z组两个打印方向上与±45°的常规扫描方式进行三点弯实验对比。实验结果表明,螺旋轨迹试样的韧性在Y组和Z组两个打印方向上均比对照组高出10%以上。这表明将生物韧性结构引入到FDM中确实可以提高成型零件的韧性。

为能够快速、准确地预测点阵结构的力学性能,研究了点阵中杆的相交区域对刚度的影响规律。以3D实体单元模型预测结果为参考,在梁单元的基础上进行修正,提出了一种多分辨率梁单元模型。在ABAQUS中对多分辨率梁单元模型和3D实体单元模型做了准静态压缩有限元仿真分析,发现应力-应变曲线较为吻合,表明多分辨率梁单元模型解决了3D实体单元计算成本高和梁单元计算精度低的问题,可以替代3D实体单元用于大规模点阵的力学性能分析。最后通过选择性激光熔融技术(SLM)制造了不同杆径的体心立方(BCC)点阵进行准静态压缩实验,实验结果表明,多分辨率梁单元模型和3D实体单元模型能较好地预测点阵结构的刚度。

点云三角网格重建是逆向工程领域重要的研究内容。网格模型的细节特征是评判三角网格重建算法的重要指标,如何通过点云数据重建完整的网格模型并保证模型表面的细节特征不丢失是点云重建的难点。为了解决这一问题,引入多尺度概念,在点云数据的低频尺度空间中进行网格重建,保证点云数据的重建率,从而保证有高质量的重建结果。在进行网格重建过程中,采用自适应半径搜索策略进行邻域点搜索,减少了网格模型的孔洞。实验结果表明,所提算法三角网格重建质量较高,具有较高的点云数据重建率,有效保证了重建结果细节特征的完整性。

人眼像差仪的诞生和应用，对眼科和视光学的发展起到极大的推动和促进作用。主要研究了主观式人眼像差仪的测量，着重于测量过程中图像处理部分的研究，以达到对瞳孔中心的实时跟踪，确保对人眼波前像差测量的准确性和精确性。

提出一种精确的结构光三维视觉测量系统标定算法.首先对系统内组件相机和投影仪进行亚像素和亚条纹级单独标定,在投影仪标定时,根据光学特性使用一种新颖的方法解决了系统标定的限制性条件:两组件标定时对标定物有严格的位置要求;另外,结合立体视觉标定技术,提出一种对系统结构进行强约束估计的系统标定方法,使用L-M优化算法调整各组件的内外参数,提高了系统整体的标定精度.试验结果表明了标定算法的鲁棒性和有效性.

为了解决数字光处理三维打印制件去除支撑后表面质量受损问题，根据材料固化特性提出支撑强度差异可控的工艺优化方法。建立了制件固化强度与曝光时间之间的数学模型，并通过力学试验进行了拟合及参数因子修正。在三维打印制造过程中通过软件控制系统对零件模型和支撑模型设置不同的曝光时间，实现强度差异可控，从而降低了支撑去除对零件表面的损伤。试验结果表明，采用所提方法去除支撑后零件的表面质量有所提高，且支撑去除效率提高近40%，为提高数字光处理三维打印制件表面质量和精度提供了新的思路。

结合多旋翼飞行器控制简单易操作、飞行平稳、支持垂直起降等特点,以七星瓢虫通过鞘翅开合控制后翅收放为灵感,设计了一种结构小巧、操作灵活、便于携带的可折叠式球形飞行器。对该飞行器的整体结构及重要零部件进行优化设计,利用3D打印技术进行样机制造,并完成了室内外验证飞行,证明该球形飞行器具有飞行稳定易操控的特点,并且利用单个相机采集序列图像对小型场景进行三维重建测试,为后期球形飞行器集成视觉系统提供硬件选型依据及算法理论基础。